khimie.ru

Свойства алюминия. Алюминий — серебристый металл с удельным весом 2,70-температурой плавления 660.2 °С и температурой кипения 2270 °С. Он кристаллизуется кубически, гранецентрированно, а = 4,0414 Å. Теплопроводность алюмипия X = 0,5 при обычной температуре в три раза больше, чем для ковкого железа, и вдвое меньше, чем для меди. Удельная электропроводность для вытянутой алюминиевой проволоки оставляет около 60% электропроводности медной проволоки. Теплоемкость равна 0,23 (при 100 °С) и сравнительно с другими металлами весьма высока; она приблизительно в 2,5 раза больше, чем для меди или для цинка, и вдвое больше, чем для железа. Теплота плавления также весьма высока; поэтому алюминий, несмотря па свою более низкую температуру плавления, плавится труднее, чем медь; но будучи расплавленным, он дольше остается жидким, чем другие металлы. Алюминий очень легко поддается обработке, из него можно вытягивать очень тонкую проволоку, прокатывать и тонкую жесть и ковать чрезвычайно тонкую фольгу (листовой алюминий). Сопротивление растяжению чистого алюминия почти в четыре рази меньше, чем меди. Его можно, однако, значительно повысить добавлением нескольких процентов меди. При этом, однако, понижается химическая стойкость алюминия.

На воздухе чистый алюминий хорошо сохраняется, так как он покрыт тонким слоем оксида, предохраняющим металл от дальнейшего окисления. По той же причине он индифферентен и к воде и даже к водяному пару при высокой температуре. На него не действует также сероводород, но он растворим в большинстве кислот, а также в щелочах. Разбавленные органические кислоты. например уксусная и лимонная, слабо действуя на алюминий на холоду, хорошо растворяют его при 100 °С; растворение ускоряется также прибавлением поваренной соли. Концентрированная уксусная кислота на него почти не действует; столь же незначительно действуют жиры и жирные кислоты; не действует на холоду азотная кислота, ни разведенная, ни концентрированная. Нагревание в этом случае вызывает бурную реакцию.

Растворимость алюминии в кислотах основана на том, что он в соответствие со своим положением в ряду напряжений способен разряжать водородные ионы:

Al + 3Н⁺ = Аl³⁺ + 3/2H₂

То обстоятельство, что алюминий не реагирует с водой и с разбавленными, слабо диссоциирующими кислотами, объясняется образованием чрезвычайно трудно растворимого оксида алюминия, произведение растворимости которого в растворах с низкой концентрацией водородных ионов еще не достигается. Напротив, в щелочах оксиl амюминия растворим с образованием гидроксоалюминатов.

Так как в щелочных растворах концентрация ионов Аl³⁺ чрезвычайно незначительна, то потенциал моталлического алюминия испытывает в этих растворах еще больший сдвиг в сторону неблагородных металлов. Этим и объясняется, что щелочи столь энергично действуют на металлический алюминий.

То обстоятельство, что кислоты, легко отдающие свой кислород, например, азотная не действуют на алюминий, наблюдается и для многих других металлов, весьма активных по отношению к кислороду; это явление называется пассированием.

Образование слоя оксида, предохраняющей алюминий от действия воздуха и воды, можно предотвратить, если на алюминиевую поверхность поместить ртуть. На амальгамированной алюминиевой жести на воздухе в короткое время появляется белый волокнистый налет, состоящий из гидрооксида алюминия, образующейся в результате действия на алюминий влаги воздуха.

Получаемая таким образом гидроксид алюминия и образующаяся из него при прокаливании окись чрезвычайно объемистие и очень поверхностноактивны. Такой оксид алюминия был предложен Вислиценусом для определения дубильных веществ и поступает в продажу под названием «волокнистого глинозема». Активирование алюминия под действием ртути (образование амальгамы) применяют, кроме того, в органической химии, если алюминий используют в качестве восстанавливающего сродства. Такой алюминий используют для этих целей в виде зерновой (измельченной) амальгамы, получаемой действием двухлористой ртути на зорненый алюминий, устойчивость которой обладает алюминий благодаря наличию окисной пленки, чрезвычайно возрастает, если на поверхности электрохимическим путем создать опасный слой значительно большей толщины (0,02 мм), чем природная окисная пленка (элоксалъный способ). Окисный слой, покрывающий обычно алюминий, возникает вследствие реакции металла не с атмосферным кислородом, а с водяными парами, присутствующими в атмосфере. Освобождающийся при этом водород частично поглощается алюминием с образованием твердого раствора. Однако большая часть его адсорбируется на поверхности окисной пленки. Водород, растворенный в алюминии, присутствует в металле в атомарной форме, как это следует из зависимости его растворимости от давления.

Если, мелко измельченный алюминий поджечь, то он сгорит с ослепительным светом, переходя в оксид алюминия. При этом на 1 г алюминия выделится 7,47 ккал тепла. Благодаря столь высокому сродству к кислороду алюминий используют для восстановления трудновосстанавливающихся металлов из их окидов и для создания высоких температур, например при сваривании железа. Применяемая для этого смесь алюминиевого порошка или крупы с окислами других металлов, например Fе₃О₄, называется термитом. По данным Вартонберга, при реакциях с железным термитом достигаются температуры до 2400 °C. Обоснованный Гольдшмидтом способ получения трудyовосстанавливающихся металлов восстановлением их окислов при помощи алюминия называется алюмотермией.

С хлором алюминий образует соединения с большим выделением тепла. С жидким бромом он реагирует с вспышкой, с иодом соединяется непосредственно, с серой — при сильном разогревании. Алюминий взаимодействует и с азотом, но лишь при очень высокой температуре, получаемой, например, за счет частичного сжигания порошка алюминия в струе кислорода.

С селеном и теллуром алюминий соединяется при нагревании со взрывом. При этом образуются соединения Al₂Se₃ и Al₂Te₃.